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现代科学研究表明,太阳可以不断向外辐射能量其来源是它内部的核聚变反应,其中最主要的核反应方程是20-1e+411H→42He+释放的核能.若太阳内部只有这一种核反应,且这些“释放的
网友投稿 2022-11-16 00:00:00 零零社区
◎ 题目
现代科学研究表明,太阳可以不断向外辐射能量其来源是它内部的核聚变反应,其中最主要的核反应方程是
2
0-1
e
+
4
11
H
→
42
He
+释放的核能.若太阳内部只有这一种核反应,且这些“释放的核能”最后都以可见光的形式辐射,其平均频率为6.0×10
14
Hz.在地球上与太阳光垂直的每平方米截面上,通过的太阳能辐射功率为P=1.35×10
3
W/m
2
.已知普朗克常量h=6.63×10
-34
J?s,质子质量m
p
=1.6726×10
-27
kg,
42
He
质量m
α
=6.6458×10
-27
kg,电子质量m
e
=0.9×10
-30
kg,光速c=3×10
8
m/s,太阳到地球之间的距离r=1.5×10
11
m.求:
(1)每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能;
(2)在地球上与太阳光垂直的每平方米截面上1s内接收到的太阳辐射光子的个数;
(3)每年太阳由于发光所减少的质量.
◎ 答案
(1)根据质量亏损和质能关系,可知每发生一次该核反应释放的核能为
△E=(4m
p
+2m
e
-m
α
)c
2
代入数值,解得:△E=4.2×10
-12
J
(2)设每秒内在地球上与太阳光垂直的每平方米截面上光子的个数为N,
根据题设条件可知 E
0
=Pt=Nhν,所以
N=
Pt
hv
代入数值,解得:N=3.4×10
21
个
(3)设1s内太阳辐射的能量为E
1
,1年内太阳辐射的能量为E,每年太阳由于发光减少的质量为m.
根据题设条件可知E
1
=4πr
2
P,E=E
1
t=4πr
2
Pt
年
根据质量亏损和质能关系可知E=△E=△mc
2
,
所以每年太阳由于发光减少的质量
△m=
△E
c
2
=
4π
r
2
P
t
年
c
2
代入数值,解得:△m=1.3×10
17
kg
答:(1)每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能为4.2×10
-12
J
(2)在地球上与太阳光垂直的每平方米截面上1s内接收到的太阳辐射光子的个数为3.4×10
21
个.
(3)每年太阳由于发光所减少的质量为1.3×10
17
kg.
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析,试题“现代科学研究表明,太阳可以不断向外辐射能量其来源是它内部的核聚变反应,其中最主要的核反应方程是20-1e+411H→42He+释放的核能.若太阳内部只有这一种核反应,且这些“释放的…”主要考查了你对 【动量守恒定律】,【核能,爱因斯坦质能方程】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202211/377719.html
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